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鱼道作为一种辅助鱼类过坝的工程措施,在一定程度上缓解了大坝修建对鱼类资源造成的负面影响。为了帮助鱼类能够迅速寻找鱼道进口位置,需要对已建成的鱼道进口提供有效的辅助措施,修建补水设施是提高鱼道过鱼效果的措施之一。不同补水形式如何改变鱼的游泳行为策略从而吸引其进入鱼道进口是国内外关注热点。本研究基于鱼道进口概化模型,采用进口内部侧面补水、旁道补水和旁道顶部补水3种形式,探究不同流量和补水距离下补水方式对鱼道进口附近处目标鱼上溯行为的影响。并通过对鱼类上溯周身水力场的精细模拟,与鱼类上溯轨迹相结合,探究补水后的水动力特征。本文主要结论如下:(1)鱼道进口内部侧面可以有效的增加鱼道进口流速,在鱼类极限流速下可以最大化的增加鱼道主流的辐射范围,但是过高的流速会形成流速屏障,对鱼类上溯造成一定的阻碍作用。补水旁道补水与旁道顶部补水来相比,出流流速不高但不会产生较大的紊动。旁道顶部补水出流流速较高对鱼类有着较强的吸引效果,鱼类会被高流速吸引至补水水流附近,所产生的紊动会显著改变鱼类在此上溯的轨迹。旁道补水的形式可以提供平稳水流及稳定的流速,相比与旁道顶部补水,在相同流量的情况下,补水出口的流速很小,对鱼类的吸引力不够,但出流的平稳不会产生较强的紊动是其补水优势所在。因此旁道补水形式需要有足够的流量才可以发挥其诱鱼作用。旁道顶部补水的形式可以通过跌水的形式提高水流速度,在补水出口方向上产生高流速以及足够的吸引范围,但跌水会造成较大的紊动。因此,为了保证旁道顶部补水对鱼有较高的吸引率和通过效率,合理选择补水流量和补水位置至关重要。因此在本实验中,验证了旁道补水距离为100 cm和旁道顶部65 cm补水相较于无补水的实验有着较高的通过效率。(2)分析鱼类周身流速和紊动能因子的分布规律可以发现:随着流速的增加,其分布比例呈现一种正态分布的规律,随着流速增加其分布比例增加,在0.6~0.8m·s-1达到最大值,当流速高于0.8 m·s-1又呈现下降的趋势。通过单因素方差分析可知在0.6~0.8 m·s-1分布比例明显高于其他流速。分析鱼类上溯紊动能分布比例,看出随着紊动能的增加,鱼类在其区域出现的时间会出现明显降低,鱼类避开紊动能超过0.04 m2·s-2的区域并且极少进入紊动能超过0.06 m2·s-2的区域,通过分析鱼类上溯是紊动能的分布轨迹,发现紊动能和其分布时间占比存在显著的负相关性。(3)分析鱼类上溯过程中的阻力及耗能分布规律可以看出,虽然从鱼道进口两端上溯其所受的阻力大小一致,约为0.2 N。但是从左端墙壁处上溯的整体阻力和耗能要更高,从鱼类上溯的累积耗能可以看出,不同上溯轨迹的总耗能有很大差异。鱼类从鱼道进口墙壁附近进行上溯时,鱼道进口内部侧面补水最高耗能为62.75×10-2 J,无补水上溯时,上溯距离越长,耗能就越高。从鱼道进口右端上溯时耗能为34.4×10-2 J,墙壁端上溯耗能为48.27×10-2 J,旁道顶部补水可以有效的引导鱼类从鱼道进口右端进入,来减小鱼类上溯的能耗,可以将鱼类上溯耗能降到10.9×10-2 J,即使较长的上溯路径,其耗能也只有28.89×10-2 J。(4)综合分析三种补水形式的优缺点可以发现,侧面补水可以在鱼道进口流速较低的时,通过增流的方式来保持鱼道进口出流流态达到最佳。旁道补水可以在鱼道进口附近利用与进口出流的流速差来帮助鱼类准确定位鱼道进口位置,旁道顶部水可以利用高流速的跌流吸引鱼道进口上溯到鱼道进口附近,还可以引导鱼类以较低的耗能进入到鱼道进口,但需要根据不同鱼道进口形式设计合理补水距离及流量。